直流稳压电路各部分组成及功能

一．直流稳压电路各部分组成及功能1.电源变压器：将220V交流电降压获得所需的电压值，其输出仍为50Hz的正弦波电压。输出波形如图：2.整流电路：将降压后的交流电变换成单项直流电，其输出电压变化范围大。整流电路输出波形：3.滤波电路：将脉动大的直流电变成平滑的脉动小的直流电，即滤去单项脉动电压中的交流成分。滤波电路输出波形：4.稳压电路：将脉动小的直流电变成不受外界影响的稳定的直流电输出。二．整流电路的选择方案一.单项半波整流电路工作波形：整流电压平均值：u0=0.45u2流过每管的电流平均值：ID=I0每管承受的最高反向电压：uBM=2u=1.41u变压器二次电流有效值I=1.57I0特点：电路简单，但输出电压纹波系数大、效率低。工作原理：在变压器二次侧交流u正半周时，0端的电位高于b端的点位。二极管D在正向电压的作用下导通，电流i0在负截上的电压u0、二极管的管压降uD由电源a端经D及负截RL回到电源b端，完成整流通路。在u的负半周时，b端的电位高于a端电位，二极管D截止，构不成通路，流过负截RL上的电流为零，由此可见，半波整流电路只能在交流电的正半周期提供脉动直流电流。方案二、单相全波整流电路工作原理：为提高电源的利用率，可将两个半波整流电路结合起来组成一个全波整流电路，如图所示。二极管D1D2在正、负半周轮流导电，且流过负载RL的电流为同一方向，故在正、负半周，负载上均有输出电压。当u2为正半周时，D1导通，D2截止，iD1流过负载RL，产生上正下负的输出电压；当u2为负半周时D1截止，D2导通，iD2流过RL，产生输出电压的方向仍然是上正下负，故在负载上得到一个但方向的脉动电压，其整流波形如图所示。直流电压u0和直流电流I0计算：由输出波形可看出，全波整流输出波形是半波整流时的两倍，所以输出直流电压也为半波时的两倍，即:u0=22u2/π≈0.9u2I0=u0/RL=0.9u2/RL特点：输出电压纹波系数较小，二极管承受反压高。方案三：单相桥式整流电路工作波形：工作原理：为克服上述全波整流的缺点，常用桥式整流电路。他只用一个无中心抽头的次级绕组同样可以得到全波整流的目的。桥式整流电路如图所示，电路中采用了四只二极管接桥式。当u2为正半周期时D1D2导通，D3D4截止；当u2为负半周期时，D1D2截止，D3D4导通。而流过负载的电流的方向一致的。直流电压u0和直流电流I0的计算：u0=22u2/π≈0.9u2I0=u0/RL=0.9u2/RLID=0.5I0=0.45u2/RL特点：输出电压纹波系数较小，二极管承受反压较低，但二极管数量较多。方案的确定方案一：单向半波整流电路简单，但输出电压纹波系数大、效率低。方案二：输出电压纹波系数较小，二极管承受反压高。方案三：输出电压纹波系数较小，二极管承受反压较低，但二极管数量较多。所以优先选择方案三。三．滤波电路的选择交流电经整流电路后可变成脉动直电流，其中含有较大的交流分量，为了使设备能用上纯净的直流电，还必须用滤波电路除掉脉动电压中交流的交流成分，滤波电路一般由电抗原件组成，如在负载电阻两端，并联电容C或在负载中串联电感器L或由电容C和电感器L组合而成的各种复试滤波电路。1.电容型C电路形式：特点：电路简单，u0较大，波纹较小，负载特性差。输出电压与输入电压的关系：UL≈0.9u2应用场合：适合负载电压较高，RL变化不大的场合。2.LC型电路形式：特点：输出电流较大，滤波效果较好，负载能力较强，体重笨重。输出电压与输入电压的关系：UL≈0.9u2应用场合：适合输出电流大，负载变化大的场合。3.RC---π型电路形式：特点：电路较简单，滤波效果较好，负载能力较差，输出电流小，直流损耗大。输出电压与输入电压的关系：UL≈1.2u2应用场合：适应于小电流场合。4.LC---π型电路形式：特点：滤波效果好，输出电压高，输出电流小，负载能力较差。输出电压与输入电压的关系：UL≈1.2u2应用场合：适应于负载电流，RL恒定场合。5.滤波电路的选择由实验电路设计性能指标要求：u0=+5V,以及负载变化不大的前提下，本着使用电路简单原则，选择电容滤波电路方案一，虽然，LC型,RC---π型,LC---π型滤波电路滤波器效果较好，但由于体积大，直流损耗大，等因素不适应于本实验。最终确定为方案一电容型滤波电路。四．稳压电路的选择三端集成稳定电源目前生产的集成稳压器根据输出电压是否可调，可分为固定式三端集成稳压器和可调式三段集成稳压器。三端固定式集成稳压器CW78XX的含义：C---------代表国标W---------稳压器78-----产品序号，78输出正电压；79输出负电压输出电流：输出电流，代号“L”,最大输出电流为0.1A;输出电流，代号“M”,最大输出电流为0.5A;输出电流，代号“S”,最大输出电流为2A;无子母表示电流为1.5AXX----用数字表示输出电压值。三端集成稳压器接线如图所示：如图所示是W78XX系列三端集成稳压器的接线图，使用时只须在其输入端和输出端与地端之间各并联一个电容即可。Ci用以抵消输入端较长线的电感效应，防止产生自激振荡，接线不长时可不用。Co是为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动.Ci一般在0.1~~1uF之间，Co可用1uF.由于输出电压为+5V，输出电流为1.5A,所以选用W7805三端集成稳压器。五．总体方案的确定本次直流稳压电源由电源变压器T桥式整流电路D1D4，滤波电路C1，C4,防止自激电容C2，C3和一只固定式三端稳压器组成。工作原理图如下：